Águas pluviais

águas pluviais , também escrito águas pluviais , é a água que se origina da precipitação (tempestade), incluindo fortes chuvas e água derretida de granizo e neve. As águas pluviais podem mergulhar no solo (infiltrar -se) e se tornar águas subterrâneas, armazenadas na superfície da terra deprimidas em lagoas e poças, evaporarem de volta na atmosfera ou contribuir para o escoamento da superfície. A maior parte do escoamento é transportada diretamente como água de superfície para riachos próximos, rios ou outros corpos d'água grandes (pântanos, lagos e oceanos) sem tratamento.

Em paisagens naturais, como florestas, o solo absorve grande parte das águas pluviais. As plantas também reduzem as águas pluviais, melhorando a infiltração, interceptando a precipitação à medida que cai e pegando água através de suas raízes. Em ambientes desenvolvidos, como as cidades, as águas pluviais não gerenciadas podem criar duas questões importantes: uma relacionada ao volume e tempo do escoamento (inundação) e o outro relacionado a potenciais contaminantes que a água está carregando (poluição da água). Além dos poluentes transportados em escoamento de águas pluviais, o escoamento urbano está sendo reconhecido como uma causa de poluição por si só

As águas pluviais também são um recurso importante à medida que a população humana e a demanda por água crescem, principalmente em climas áridos e propensos à seca. Técnicas e purificação de colheita de águas pluviais podem potencialmente tornar alguns ambientes urbanos auto-sustentáveis em termos de água.

Com menos vegetação e superfícies mais impermeáveis (estacionamentos, estradas, edifícios, solo compactado), áreas desenvolvidas permitem que menos chuva se infiltre no solo e mais escoamento é gerado do que em condições não desenvolvidas. Além disso, passagens como valas e esgotos pluviais rapidamente transportam o segundo turno das áreas comerciais e residenciais para corpos d'água próximos. Isso aumenta muito o volume de água nas hidrovias e a descarga dessas vias navegáveis, levando à erosão e inundações. Como a água é liberada da bacia hidrográfica durante o evento da tempestade, pouco se infiltra no solo, reabastece as águas subterrâneas ou fornece fluxo de fluxo de fluxo em clima seco.

Um primeiro rubor é o escoamento inicial de uma tempestade. Durante esta fase, a água poluída que entra em drenos de tempestades em áreas com altas proporções de superfícies impermeáveis é tipicamente mais concentrada em comparação com o restante da tempestade. Consequentemente, essas altas concentrações de escoamento urbano resultam em altos níveis de poluentes que descarregaram de esgotos pluviais para águas superficiais.

Atividades humanas diárias resultam na deposição de poluentes em estradas, gramados, telhados, campos agrícolas e outras superfícies terrestres. Tais poluentes incluem lixo, sedimentos, nutrientes, bactérias, pesticidas, metais e subprodutos de petróleo. Quando chove ou há irrigação, a água sai e, finalmente, segue para um rio, lago ou oceano. Embora exista alguma atenuação desses poluentes antes de entrar em águas recebidas, o escoamento poluído resulta em grandes quantidades suficientes de poluentes para prejudicar as águas recebidas.

Além dos poluentes transportados no escoamento de águas pluviais, o escoamento urbano está sendo reconhecido como uma causa de poluição por si só. Nas capturas naturais (bacias hidrográficas), o escoamento de superfície que entra no hidrovias é um evento relativamente raro, ocorrendo apenas algumas vezes por ano e geralmente após tempestades maiores. Antes do desenvolvimento, a maioria das chuvas absorveu o chão e contribuiu para a recarga das águas subterrâneas ou foi reciclada na atmosfera por vegetação através da evapotranspiração.

Sistemas de drenagem modernos, que coletam escoamento de superfícies impermeáveis (por exemplo, telhados e estradas), garantem que a água seja movida eficientemente para as vias navegáveis através de redes de tubos, o que significa que mesmo pequenas tempestades resultam no aumento dos fluxos de hidrovia.

Além de fornecer poluentes mais altos da bacia urbana, o aumento do fluxo de águas pluviais pode levar à erosão da transmissão, incentivar a invasão de ervas daninhas e alterar os regimes de fluxo natural. As espécies nativas geralmente dependem de tais regimes de fluxo para desova, desenvolvimento juvenil e migração. Observou -se que o escoamento de águas pluviais das estradas contém muitos metais, incluindo zinco (Zn), cádmio (CD), cobre (Cu), níquel (NI), chumbo (PB), cromo (CR), manganês (MN), ferro (Fe (Fe ), vanádio (V), cobalto (CO) e alumínio (Al) (Sansalone e Buchberger, 1997; Westerlund e Viklander, 2006) e outros constituintes.

Em algumas áreas, especialmente ao longo da costa dos EUA, o escoamento poluído de estradas e rodovias pode ser a maior fonte de poluição da água. Por exemplo, cerca de 75 % dos produtos químicos tóxicos que chegam a Seattle, o som de Puget de Washington são transportados por águas pluviais que saem de estradas e calçadas pavimentadas, telhados, jardas e outras terras desenvolvidas.

As águas pluviais industriais são o escoamento da precipitação que pousa em locais industriais (por exemplo, instalações de fabricação, minas, aeroportos). Esse escoamento é frequentemente poluído por materiais que são manipulados ou armazenados nos locais, e as instalações estão sujeitas a regulamentos para controlar as descargas.

As instalações de gerenciamento de águas pluviais (SWMF) são geralmente projetadas usando Stokes ' Lei para permitir o tratamento rudimentar através da matéria de partículas de decantação maior que 40 mícron de tamanho e prejudicar a água para reduzir as inundações a jusante. No entanto, a regulamentação sobre o efluente do SWMF está se tornando mais rigorosa. Impacto do nutriente, o fósforo se dissolveu de (fertilizantes) ou ligado a partículas de sedimentos do escoamento de construção ou agricultura, causa flores de algas e cianobactérias tóxicas (também conhecidas como algas verde-azuladas) nos lagos receptores. A cianotoxina é particularmente preocupante, pois muitas estações de tratamento de água potável não podem efetivamente remover esse risco à saúde. Em um recente estudo municipal de tratamento de águas pluviais, uma tecnologia avançada de sedimentação foi usada passivamente em redes de águas pluviais de grande diâmetro a montante do SWMF "para remover uma média de 90% dos TSs e fósforo durante um evento de chuva de quase 50 anos, transformando uma instalação de gestão em ema uma instalação de tratamento passivo.

Tratamento químico das águas pluviais para remover poluentes pode ser realizado sem melhorias de infraestrutura em larga escala. As tecnologias de tratamento passivo usam a energia da água que flui pela gravidade através de valas, canais, bueiros, tubos ou outros transportes construídos para permitir o tratamento. Produtos de auto -dosagem, como floculantes em gel, são colocados na água que flui, onde partículas de sedimentos, colóides e energia de fluxo se combinam para liberar a dosagem necessária, criando assim flocos pesados que podem ser facilmente filtrados ou liquidados. Fibras naturais como juta são frequentemente usadas no fundo da vala para atuar como mídia de filtração. Os tapetes de retenção de lodo também podem ser colocados insitu para capturar flocos. A sedimentação em um dia anterior é frequentemente utilizada como uma área de deposição para esclarecer a água e concentrar o material. A mineração, a construção pesada e outras indústrias usam sistemas passivos há mais de vinte anos. Esses tipos de sistemas são de baixo carbono, pois não é necessária uma fonte de energia externa, exige pouca habilidade para operar, manutenção mínima e é eficaz na redução de sólidos suspensos totais, alguns metais pesados e o fósforo nutriente.

As águas pluviais são uma das principais causas de inundações urbanas. As inundações urbanas são a inundação de terras ou propriedades em um ambiente construído causado por águas pluviais que dominam a capacidade dos sistemas de drenagem, como esgotos pluviais. Embora desencadeado por eventos únicos, como inundações repentinas ou derretimento da neve, as inundações urbanas são uma condição, caracterizada por seus impactos repetitivos, caros e sistêmicos nas comunidades. Nas áreas suscetíveis a inundações urbanas, válvulas de remanso e outras infraestruturas podem ser instaladas para mitigar as perdas.

Onde as propriedades são construídas com porões, a inundação urbana é a principal causa de backups do porão e do esgoto. Embora o número de baixas das inundações urbanas seja geralmente limitado, as consequências econômicas, sociais e ambientais podem ser consideráveis: além de danos diretos à propriedade e à infraestrutura (rodovias, serviços públicos e serviços), as casas cronicamente úmidas estão ligadas a um aumento de respiratório problemas e outras doenças. Os backups de esgoto geralmente são do sistema de esgoto sanitário, que assume algumas águas pluviais como resultado da infiltração/entrada.

Um exemplo de águas pluviais urbanas, criando um colapso da pia é o colapso de 25 de fevereiro de 2002 de Dishman Lane em Bowling Green, Kentucky, onde um buraco na pia largou a estrada sob quatro veículos que viajam. O reparo de nove meses do colapso da pista de pratos custou um milhão de dólares, mas ainda existe o potencial de problemas futuros.

Em áreas não perturbadas com drenagem natural de subsuperfície (Karst), fragmentos de solo e rochas sufocam as aberturas de karst, sendo assim uma autolimitação para o crescimento das aberturas. O sistema de drenagem cárstica não perturbado se equilibra com o clima para que possa drenar a água produzida pela maioria das tempestades. No entanto, os problemas ocorrem quando a paisagem é alterada pelo desenvolvimento urbano. Nas áreas urbanas com drenagem natural de subsuperfície (karst), não há riachos de superfície para o aumento das águas pluviais de superfícies impermeáveis, como telhados, estacionamentos e ruas para o escoamento. Em vez disso, as águas pluviais entram no sistema de drenagem da subsuperfície, movendo -se pelo solo. Quando o fluxo de água subterrâneo se torna grande o suficiente para transportar fragmentos de solo e rochas, as aberturas cársicas crescem rapidamente. Onde as aberturas de karst são cobertas por calcário de apoio (competente), frequentemente não há aviso de superfície de que uma abertura cresceu tão grande que subitamente colapso catastroficamente. Portanto, o planejamento do uso da terra para novos empreendimentos precisa evitar áreas cársticas. Em última análise, os contribuintes acabam pagando os custos de decisões de uso de terra.

Gerenciando a quantidade e a qualidade das águas pluviais é denominada "Gerenciamento de águas pluviais". O termo Melhor Prática de Gerenciamento (BMP) ou medida de controle de águas pluviais (SCM) é frequentemente usada para se referir a dispositivos e sistemas de controle estrutural ou projetado (por exemplo, lagoas de retenção) para tratar ou armazenar águas pluviais poluídas também, também como práticas operacionais ou processuais (por exemplo, varredura de rua). O gerenciamento de águas pluviais inclui aspectos técnicos e institucionais.

• controle de inundação e erosão;
• controle de materiais perigosos para evitar a liberação de poluentes no ambiente (controle de fontes);
• planejamento e construção de sistemas de águas pluviais como bacias de retenção, cofres enterrados com vários tipos de filtros de mídia, e separadores de vórtices para remover sólidos grosseiros antes de poluir águas superficiais ou recursos de águas subterrâneas;
• aquisição e proteção de vias navegáveis naturais ou reabilitação;

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  construir soluções baseadas na natureza, como lagoas, cisnes, zonas húmidas construídas ou soluções de infraestrutura verde para trabalhar com estruturas de drenagem existentes ou "duras", como tubos e canais de concreto (florestas construídas para tratamento de águas pluviais também podem servir como habitat para plantas, anfíbios e peixes)

• desenvolvimento de abordagens de financiamento para programas de água da tempestade, potencialmente incluindo taxas de usuário de água da tempestade e a criação de um utilitário de água da tempestade;
• desenvolvimento de programas de gerenciamento de ativos a longo prazo para reparar e substituir a infraestrutura de envelhecimento;
• revisão dos regulamentos atuais da água da tempestade para atender às necessidades abrangentes da água da tempestade;
• realce e aplicação de ordenanças existentes para garantir que os proprietários de propriedade considerar os efeitos de água da tempestade antes, durante e após o desenvolvimento de sua terra;
• educação de uma comunidade sobre como suas ações afetam a qualidade da água, e sobre o que pode fazer para melhorar a qualidade da água.

Gerenciamento integrado de água (IWM) de águas pluviais tem o potencial de abordar muitas das questões que afetam a saúde das vias navegáveis e dos desafios do abastecimento de água que a cidade urbana moderna enfrenta. A IWM é frequentemente associada à infraestrutura verde quando considerada no processo de design. Profissionais em seus respectivos campos, como planejadores urbanos, arquitetos, arquitetos paisagísticos, designers de interiores e engenheiros, geralmente consideram o gerenciamento integrado de água como uma base do processo de design.

Também conhecido como Desenvolvimento de Baixo Impacto (LID) nos Estados Unidos, ou design urbano sensível à água (WSUD) na Austrália, a IWM tem o potencial de melhorar a qualidade do escoamento, reduzir o risco e o impacto das inundações e fornecer um recurso hídrico adicional Para aumentar o suprimento potável.

O desenvolvimento da cidade moderna geralmente resulta em aumento das demandas por suprimento de água devido ao crescimento da população, enquanto, ao mesmo tempo, o escoamento alterado previsto pelas mudanças climáticas tem o potencial de aumentar o volume de águas pluviais que podem contribuir para problemas de drenagem e inundação . A IWM oferece várias técnicas, incluindo a colheita de águas pluviais (para reduzir a quantidade de água que pode causar inundações), infiltração (para restaurar a recarga natural das águas subterrâneas), biofiltração ou biorretentidade (por exemplo, jardins de chuva), para armazenar e tratar o turno e liberar A uma taxa controlada para reduzir o impacto nos fluxos e tratamentos de áreas úmidas (para armazenar e controlar as taxas de escoamento e fornecer habitat nas áreas urbanas).

Existem muitas maneiras de alcançar a tampa. O mais popular é incorporar soluções terrestres para reduzir o escoamento de águas pluviais através do uso de lagoas de retenção, bioswales, trincheiras de infiltração, pavimentos sustentáveis (como pavimentação permeável) e outros mencionados acima. A tampa também pode ser alcançada utilizando produtos projetados e fabricados para obter resultados semelhantes ou potencialmente melhores como sistemas terrestres (tanques de armazenamento subterrâneo, sistemas de tratamento de águas pluviais, biofiltros etc.). A solução de tampa adequada é aquela que equilibra os resultados desejados (controle do escoamento e poluição) com os custos associados (perda de terras utilizáveis para sistemas terrestres versus custo de capital da solução fabricada). Os telhados verdes (vegetados) também são outra solução de baixo custo.

IWM como um movimento pode ser considerado em sua infância e reúne elementos da ciência da drenagem, ecologia e uma percepção de que as soluções tradicionais de drenagem transferem problemas mais a jusante em detrimento do meio ambiente e dos recursos hídricos.

Nos Estados Unidos, a Agência de Proteção Ambiental (EPA) é acusada de regular as águas pluviais de acordo com a Lei da Água Limpa (CWA). O objetivo da CWA é restaurar todas as águas dos Estados Unidos " aos seus "peixáveis " e " nadável " condições. As descargas pontuais da fonte, que se originam principalmente de águas residuais municipais (esgoto) e descargas de águas residuais industriais, foram regulamentadas desde a promulgação da CWA em 1972. As cargas poluentes dessas fontes são fortemente controladas pela emissão do sistema de eliminação nacional de alta da poluição (NPDES) . No entanto, apesar desses controles, milhares de corpos d'água nos EUA permanecem classificados como prejudicados, " o que significa que eles contêm poluentes em níveis mais altos do que é considerado seguro pela EPA para os usos benéficos pretendidos da água. Grande parte desse comprometimento se deve ao escoamento poluído, geralmente em bacias hidrográficas urbanizadas (em outras bacias hidrográficas dos EUA, a poluição agrícola é uma fonte importante).

Para resolver o problema nacional da poluição das águas pluviais, o Congresso ampliou a definição da CWA de fonte de ponto de ponte " em 1987, incluir descargas industriais de águas pluviais e sistemas municipais de esgoto pluvial separados (" MS4 "). Essas instalações são necessárias para obter licenças de NPDEs. Em 2017, cerca de 855 grandes sistemas municipais (atendendo populações de 100.000 ou mais) e 6.695 pequenos sistemas são regulados pelo sistema de licença.

A EPA autorizou 47 estados a emitir licenças de NPDES. Além de implementar os requisitos do NPDES, muitos estados e governos locais promulgaram suas próprias leis e ordenanças de gerenciamento de águas pluviais, e alguns publicaram manuais de projeto de tratamento de águas pluviais. Alguns desses requisitos estaduais e locais expandiram a cobertura além dos requisitos federais. Por exemplo, o estado de Maryland requer controles de erosão e sedimentos nos canteiros de obras de 460 m 2 ) ou mais. Não é incomum para as agências estatais revisarem seus requisitos e impor -lhes a condados e cidades; Multas diárias que variam de até US $ 25.000 podem ser impostas por não modificar suas águas pluviais locais para canteiros de obras, por exemplo.

O escoamento agrícola (exceto para operações concentradas de alimentação animal, ou#34; CAFO ") é classificado como poluição da fonte não -pontos sob a CWA. Não está incluído na definição da CWA de " fonte de ponto " e, portanto, não está sujeito aos requisitos de permissão de NPDEs. As emendas da CWA de 1987 estabeleceram um programa não regulador na EPA para gerenciamento de poluição por fonte não-pontos, composto por projetos de pesquisa e demonstração. Programas relacionados, como o Programa de Incentivos de Qualidade Ambiental, são conduzidos pelo Serviço de Conservação de Recursos Naturais (NRCs) no Departamento de Agricultura dos EUA.

A educação é um componente essencial do gerenciamento de águas pluviais. Várias agências e organizações lançaram campanhas para ensinar o público sobre a poluição das águas pluviais e como elas podem contribuir para resolvê -la. Milhares de governos locais nos EUA desenvolveram programas educacionais, conforme exigido por suas permissões de águas pluviais do NPDES.

Um exemplo de um programa educacional local é o do Conselho de Ação Ambiental de West Michigan (WMEAC), que cunhou o termo hidrofilth para descrever a poluição das águas pluviais, como parte de sua "154; 15; 15; 15; 15; para o rio " campanha. (Durante uma tempestade de chuva, pode levar apenas 15 minutos para o escoamento contaminado em Grand Rapids, Michigan, para chegar ao Grand River.) Suas atividades de divulgação incluem um programa de distribuição de barris de chuva e materiais para os proprietários na instalação de jardins de chuva.

Outras campanhas de educação pública destacam a importância da infraestrutura verde no desaceleração e no tratamento do escoamento das águas pluviais. O gerenciamento de águas pluviais do Condado de DuPage lançou o "Love Blue. Live Green. " Campanha de divulgação em sites de mídia social para educar o público sobre infraestrutura verde e algumas outras melhores práticas de gerenciamento para o escoamento de águas pluviais. Artigos, sites, fotos, vídeos e outras mídias estão espalhadas ao público por esta campanha.

A infraestrutura de águas pluviais é um investimento caro a longo prazo que é difícil de substituir quando as circunstâncias subjacentes mudam. Como resultado, o sistema terá um desempenho pior ou o mau funcionamento com mais frequência ao longo do tempo. É exatamente isso que está ocorrendo na região ao redor da Europa e do Mar Báltico, onde os sistemas estão sendo enfatizados pelo ritmo acelerado das mudanças climáticas, pelo avanço da urbanização e pelos regulamentos mais rígidos. Repensar técnicas de gerenciamento de águas pluviais e intensificar investimentos em infraestrutura de águas pluviais é essencial para se adaptar a essas circunstâncias em rápida mudança.

Desde que os humanos começaram a morar em vila concentrada ou em ambientes urbanos, o escoamento de águas pluviais tem sido um problema. Durante a Idade do Bronze, a habitação assumiu uma forma mais concentrada e as superfícies impermeáveis emergiram como um fator no design dos primeiros assentamentos humanos. Parte da incorporação precoce da engenharia de águas pluviais é evidenciada na Grécia antiga.

Um exemplo específico de um design inicial do sistema de escoamento de águas pluviais é encontrado na recuperação arqueológica em Minoan Phaistos em Creta.

• HydroCAD Software de modelagem Stormwater
• Programa de Runoff Urbano (programa de pesquisa dos EUA)
• Fluxo de esgoto sanitário
• Modelo estocástico de carga e diluição empírica

• Stormwater em Curlie
• Programa de Permissão de Tempestade EPA
• Modelo de água da tempestade USGS Stochastic Modelo de carga e diluição empírica (SELDM)
• Stormwater Model USEPA Storm Water Management Model (SWMM)
• Tempestade Internacional Melhores Práticas de Gestão (BMP) Banco de Dados
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